張雪晨

【摘要】臭氧（O3）對(duì)各種物體的氧化能力較強(qiáng)，并且是極易溶于水的一種氧分子。因此，人們常常利用臭氧來(lái)氧化水中的污染物，從而使水更加清潔，減少因污水導(dǎo)致的土壤破化，以及對(duì)水生物的傷害。臭氧工作原理極其簡(jiǎn)單，一方面通過(guò)自身的氧化作用直接對(duì)水中污染物進(jìn)行分解，另一方面，通過(guò)產(chǎn)生一種化學(xué)物質(zhì)間接對(duì)污染物進(jìn)行降解。該技術(shù)容易操作，因此臭氧被廣泛地應(yīng)用于污水處理中。

【關(guān)鍵詞】臭氧；污水處理；應(yīng)用

由于環(huán)保污染治理工作的不斷深入，廢水處理領(lǐng)域已得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。但環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中的污染物種類日益增多，污染物濃度限值日益嚴(yán)格，為此市政污水處理需求不斷增加。市政污水經(jīng)過(guò)物化、生化等處理后，出水具有B/C低、污染物濃度低、污染物處理難度大等特點(diǎn)，常規(guī)的物化和生化方法難以大幅提高污染物去除效果。臭氧因其具有強(qiáng)氧化性，為難降解污染物的去除提供了可能。因此，臭氧在市政污水處理中研究和應(yīng)用日益增多。

一、臭氧的基本性質(zhì)

（一）臭氧的氧化能力

臭氧在水中進(jìn)行溶解之后會(huì)逐步轉(zhuǎn)變成長(zhǎng)鏈狀的有機(jī)物，并且這種有機(jī)物是不飽和的狀態(tài)。臭氧是屬于氧的同素異形體，屬于一種含有三個(gè)氧原子的大分子，并且這三個(gè)氧原子呈現(xiàn)三角形的排列方式。其中處于中間的一個(gè)原子與其他的兩個(gè)原子距離長(zhǎng)度是相等的。臭氧在正常的溫度下呈現(xiàn)的是一種淡藍(lán)色的氣體，并有一種刺鼻的魚腥味，溶于水之后使水變成了深藍(lán)色，而臭氧在固體的狀態(tài)時(shí)是紫黑色的。臭氧的分子結(jié)構(gòu)界定其具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，一般情況下，在空氣中臭氧只需要20～50min就可以完全揮發(fā)掉，所以臭氧在空氣中有一部分會(huì)變成氧氣，并且溫度越高越容易分解，分解的速度也就越快。研究表明，臭氧在水中的分解速度要比在空氣中慢一些，正常情況下為35min，并且其溶解速度受到水溫的影響，因此要具體情況具體分析。將臭氧、氯、過(guò)氧化氫這三種化學(xué)分子的電極電位進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)臭氧的氧化性能最優(yōu)，氯和過(guò)氧化氫分別為1.36和1.78。所以，臭氧氧化性最強(qiáng)，僅次于氟，而氟不易溶于水的特征決定了在進(jìn)行水處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)首選臭氧。

（二）臭氧的腐蝕性

臭氧有著高強(qiáng)度的氧化性能，顯而易見其缺點(diǎn)就是自身的強(qiáng)腐蝕性。除了一些比較貴重的金屬，例如金、鉑以外，臭氧對(duì)其他類型的金屬都具有高強(qiáng)度的腐蝕和破壞的作用，此外，臭氧還對(duì)一些非金屬的物體同樣具有腐蝕性，即便是一些抗腐蝕性極強(qiáng)并且含有聚氯乙烯的塑料制品。在操作臭氧技術(shù)時(shí)所使用的設(shè)備也會(huì)因和臭氧的接觸而產(chǎn)生氧化的現(xiàn)象，設(shè)備經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)疏松和開裂的問(wèn)題。臭氧有著難聞的氣味，并且并不是無(wú)毒的氣體，所以工業(yè)對(duì)臭氧的生產(chǎn)量要有所控制，不能進(jìn)行大量的生產(chǎn)，否則對(duì)人的身體也會(huì)帶來(lái)一定的危害。

二、臭氧在市政污水處理中的應(yīng)用

（一）消毒、除臭、脫色、去雜質(zhì)方面的應(yīng)用

在市政污水處理過(guò)程中，臭氧常用來(lái)進(jìn)行殺菌消毒、除臭、脫色、去雜質(zhì)等。不同臭氧投加量可以達(dá)到不同的處理效果，具體項(xiàng)目的實(shí)際臭氧投加量取決于項(xiàng)目實(shí)際水質(zhì)特征和處理效果等因素。根據(jù)自來(lái)水廠和市政污水處理廠的應(yīng)用，通常采用不銹鋼管將臭氧通入混凝土結(jié)構(gòu)的反應(yīng)池內(nèi)，采用陶瓷曝氣盤進(jìn)行曝氣。因其可利用原有的設(shè)施，這種方法使用最多。同時(shí)，旁流注入、主流注入、活塞流反應(yīng)器和加壓反應(yīng)器也被應(yīng)用。臭氧產(chǎn)量（臭氧濃度和臭氧流量）、尾氣臭氧濃度的在線監(jiān)測(cè)也易于實(shí)現(xiàn)，并可根據(jù)實(shí)際廢水流量控制臭氧加量。

（二）印染污水和造紙污水處理方面的應(yīng)用

臭氧獨(dú)特的氧化性能使之可以很好地與有機(jī)物中的發(fā)色基團(tuán)發(fā)生化學(xué)作用，實(shí)現(xiàn)斷開有機(jī)物的化學(xué)鍵的功能，進(jìn)而使水中污染物質(zhì)中的大分子逐步變小，并使之變成無(wú)色的小分子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消除污染物的目的。所以臭氧便可以應(yīng)用在處理一些燃料或者印刷的工業(yè)中，例如染布工業(yè)和一些造紙工業(yè)中，對(duì)于清除掉廢水的顏色起到了重要的作用。國(guó)外的一些科學(xué)家據(jù)此導(dǎo)出了臭氧在對(duì)染料進(jìn)行分解過(guò)程中產(chǎn)生一系列反應(yīng)的方程式，另外還進(jìn)一步探討了水中的COD和BOD5發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)。我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者盧寧川等在研究臭氧氧化印染廢水時(shí)，得出結(jié)論是臭氧對(duì)GBC棗紅基染料清除率為94%，而對(duì)CODCr卻只有72%。

（三）煉油廠的污水處理方面的應(yīng)用

煉油廠的廢水與其他類別的廢水不同，其污物質(zhì)大部分是石油大分子發(fā)生分解后產(chǎn)生的有利分子，這種產(chǎn)物自身可降解能力較弱，因此必須要利用氧化能力強(qiáng)的化學(xué)分子進(jìn)行分解。傳統(tǒng)上一直所采用的方式通常為“隔油+氣浮+生化”。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)一些學(xué)者利用臭氧進(jìn)行該類型廢水的處理。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)水量的要求為0.5m3/h、HRT1.49h，COD44.07～102.13mg/L、氨氮28.37～50.01mg/L、水中污染物的濃度大概為4.10～6.77mg/L。經(jīng)處理后COD、氨氮、石油類物質(zhì)平均清除率分別達(dá)到94%、96.1%、91.9%。經(jīng)過(guò)臭氧處理后的水可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。

三、結(jié)語(yǔ)

城市污水的臭氧處理具有顯著的殺菌和脫色效果，對(duì)COD有一定的去除率，對(duì)改善污水處理廠的出水和再利用水質(zhì)有明顯效果。國(guó)內(nèi)臭氧技術(shù)在城市污水處理領(lǐng)域仍處于起步階段，工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，但隨著我國(guó)保護(hù)環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng)以及科技的進(jìn)步，臭氧法的應(yīng)用范圍將會(huì)更加廣闊，此外，相關(guān)的技術(shù)人員還應(yīng)該結(jié)合其他的氧化技術(shù)，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)更成熟和更完善的污水處理技術(shù)提供保障。

參考文獻(xiàn)

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